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Szintillator zum Zählen von a-Teilchen und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Szintillator zum Zählen von a-Teilchen und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung. Es ist bekannt, für solche Szintillatoren anorganische Pulver als aktive Stoffe zu verwenden, die unter der Einwirkung der a-Teilchen aufleuchten, z. B. Zinksulfid. Ganz abgesehen von
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Tatsache,Weglänge von a-Teilchen, eine weitere Schwierigkeit auf. Obgleich der anorganische aktive Stoff immer in sehr dünnen Schichten Verwendung findet, sind die Schichten infolge der Kornstruktur häufig jedoch nicht homogen genug, was die erforderliche Genauigkeit nachteilig beeinflusst.
Der Szintillator nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem fluoreszierenden Kunststoffszintillator mit einer Dicke von höchstens 100 u besteht, der aus einem fluoreszierenden organischen Stoff in fester Lösung in einem lichtdurchlässigen Material aufgebaut ist. Dieser Szintillator ist sehr homogen, so dass die mit ihm durchgeführten Messungen sehr genau sind. Weiter ist seine Dicke derartig, dass auch beim Vorhandensein anderer Strahlen nur a-Teilchen gezählt werden ; die Energie von 8-, y- und kosmischen Strahlen ist so gross, dass sie durch den Szintillator hindurchgehen, ohne dass sie den wirksamen Stoff zum Szintillieren bringen.
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Stoffe in festen Lösungen Verwendung finden, sind z. B. Polystyrol und Polyvinyltoluol.
Insbesondere enthält der Szintillator auch einen Weichmacher. Das dünne Produkt ist dann weniger zerbrechlich.
Aus einer festen Lösung eines fluoreszierenden organischen Stoffes in einem lichtdurchlässigen Material bestehende Szintillatoren sind an sich bekannt. Sie wurden jedoch stets zum Bestimmen von 8-und y-Strahlen verwendet, wobei sie die Form von Stäben, Zylindern oder Scheiben haben.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Herstellen solcher Szintillatoren. Zu diesem Zweck wird eine sirupartige Flüssigkeit, die aus dem fluoreszierenden Szintillatorkunststoff, einem geeigneten Lösungsmittel und gegebenenfalls einem Weichmacher besteht, auf einen Träger aufgebracht und das Lösungsmittel verdampft, wobei die Konzentration der Flüssigkeit und die Dicke der aufgebrachten Schicht derartig sind, dass sich nach Verdampfen des Lösungsmittels ein Szintillator mit einer Dicke von höchstens 100 li ergibt. Die sirupartige Flüssigkeit wird auf einen Träger von z. B. Glas oderMethylpolymetacrylat aufgebracht. Die Verdampfung des Lösungsmittels, z. B. des Methylisobutylketons, karm in einer kontrollierten Atmosphäre oder an der Luft erfolgen.
Der erhaltene Film kann erfindungsgemäss entweder auf dem Träger verbleiben, der in diesem Fall vorteilhaft in Form eines Lichtführers aufgebaut sein kann, der sich dazu eignet, die emittierten Photonen dem Detektor, z. B. einem Photoelektronenvervielfacher, zuzuführen, oder aber vom Träger abgelöst und dann gesondert verwendet oder auf einen andern Träger aufgebracht werden. Dies hängt vom verwendeten Träger ab. Findet ein Glasträger Verwendung, so ist der Film ablösbar. Dies kann in Wasser oder trocken erfolgen, je nach der Dicke und Zerbrechlichkeit des erhaltenen Films. Finden ein Träger aus Methylpolymetacrylat und reines Methylisobutylketon als Lösungsmittel Verwendung, so ist der Film nicht vom Träger lösbar, weil das Lösungsmittel
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den Träger oberflächlich angegriffen hat.
Der Film sitzt dann fest auf dem Träger. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass sich ein mechanisch festes Ganzes ergibt. Der Träger kann dabei als Lichtführer dienen.
In diesen Trägern. können nach dem Aufbringen und Trocknen verschiedenartige Risse entstehen, die vom
Fachmann mit dem englischenAusdruck"crazing"bezeichnet werden. DieserMangel lässt sich durch eine
Wärmebehandlung beheben.
Auf diese Weise sind fluoreszierende Kunststoffszintillatoren mit einer Dicke zwischen 10 und 100 IL erzielbar.
Gemäss einem besonderen Verfahren werden Späne eines fluoreszierenden Kunststoffszintillators in reinem Methylisobutylketon in einer Konzentration von 40% gelöst. Das Gemisch muss tüchtig gerührt werden, um eine guteHomogenität zu erhalten. Erforderlichenfalls wird die sirupartige Flüssigkeit filtriert, z. B. durch geschmolzenes Glas mit einer Porosität I oder II. Die Flüssigkeit kann auch im Vakuum entgast werden. Das Bestreichen des Trägers erfolgt in einer trockenen vor Staub und Lufiströmen geschützten Um- gebung. Die Oberfläche des aus Glas oder Methylpolymetacrylat bestehenden Trägers muss völlig flach und horizontal sein. Das Bestreichen erfolgt mit Hilfe einer scharfen Kante eines kleinen Schabers z.
B. inForm eines Parallelepipedes oder mit Hilfe der Erzeugenden eines umlaufenden zylindrischen Schabers.
Der Abstand zwischen dem Schaber und dem Träger und die Gestalt des Schabers beeinflussen die Stärke des erhaltenen Films, die sich auf diese Weise einstellen lässt. Die Bewegung des Schabers und des Trägers in bezug aufeinander ist dadurch erzielbar, dass sich entweder der Träger oder der Schaber oder beide bewegen. In bestimmten Fällen kann eine relative Verschiebung des Trägers in bezug auf den Schaber gemäss einer Zickzacklinie vorteilhaft sein.
Das Trocknen erfolgt vorzugsweise an der Luft bei einer Temperatur von etwa 400 C in einer trockenen staub-und luftstromfreien Umgebung. Es kann auch in einer kontrollierten Atmosphäre erfolgen, z. B. unter herabgesetztem Druck und/oder in einer mit Dämpfen des Lösungsmittels gesättigten Atmosphäre.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Szintillator zum Zählen von a-Teilchen, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem fluoreszierendenKunststoffszintillator mit einer Dicke von höchstens 100 IL besteht, der aus einem fluoreszierenden organischen Stoff in fester Lösung in einem lichtdurchlässigen Material aufgebaut ist.
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Scintillator for counting α-particles and process for its manufacture
The invention relates to a scintillator for counting α-particles and to a method for its manufacture. It is known to use inorganic powders as active substances for such scintillators which light up under the action of the a-particles, e.g. B. zinc sulfide. Not to mention
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Fact, path length of a-particle, poses another difficulty. Although the inorganic active substance is always used in very thin layers, the layers are often not homogeneous enough due to the grain structure, which adversely affects the required accuracy.
The scintillator according to the invention is characterized in that it consists of a fluorescent plastic scintillator with a thickness of at most 100 microns, which is composed of a fluorescent organic substance in solid solution in a translucent material. This scintillator is very homogeneous so that the measurements made with it are very accurate. Furthermore, its thickness is such that only a-particles are counted even if other rays are present; the energy of 8, y and cosmic rays is so great that they pass through the scintillator without causing the active substance to scintillate.
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Find substances in solid solutions are, for. B. polystyrene and polyvinyl toluene.
In particular, the scintillator also contains a plasticizer. The thin product is then less fragile.
Scintillators consisting of a solid solution of a fluorescent organic substance in a transparent material are known per se. However, they have always been used to determine 8 and y rays, taking the form of rods, cylinders or disks.
The invention further relates to a method of making such scintillators. For this purpose, a syrupy liquid, which consists of the fluorescent scintillator plastic, a suitable solvent and optionally a plasticizer, is applied to a carrier and the solvent is evaporated, the concentration of the liquid and the thickness of the applied layer being such that after evaporation of the solvent gives a scintillator with a thickness of at most 100 li. The syrupy liquid is applied to a carrier of e.g. B. glass or methyl polymetacrylate applied. Evaporation of the solvent, e.g. B. methyl isobutyl ketone, can be done in a controlled atmosphere or in air.
According to the invention, the film obtained can either remain on the carrier, which in this case can advantageously be constructed in the form of a light guide which is suitable for displaying the emitted photons to the detector, e.g. B. a photoelectron multiplier, or detached from the carrier and then used separately or applied to another carrier. This depends on the carrier used. If a glass carrier is used, the film can be removed. This can be done in water or dry, depending on the thickness and fragility of the film obtained. If a carrier made of methyl polymetacrylate and pure methyl isobutyl ketone are used as the solvent, the film cannot be removed from the carrier because the solvent
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attacked the wearer superficially.
The film is then firmly seated on the carrier. This method has the advantage that a mechanically strong whole results. The carrier can serve as a light guide.
In these vehicles. After application and drying, various types of cracks can appear which are caused by
Skilled in the art can be referred to by the English term "crazing". This deficiency can be remedied by a
Fix heat treatment.
In this way, fluorescent plastic scintillators with a thickness between 10 and 100 IL can be achieved.
According to a special process, chips from a fluorescent plastic scintillator are dissolved in pure methyl isobutyl ketone at a concentration of 40%. The mixture must be stirred vigorously in order to obtain good homogeneity. If necessary, the syrupy liquid is filtered, e.g. B. by molten glass with a porosity I or II. The liquid can also be degassed in a vacuum. The substrate is coated in a dry environment protected from dust and air currents. The surface of the support made of glass or methyl polymetacrylate must be completely flat and horizontal. The coating is done with the help of a sharp edge of a small scraper z.
B. in the form of a parallelepiped or with the help of the generatrices of a rotating cylindrical scraper.
The distance between the doctor and the carrier and the shape of the doctor influence the thickness of the film obtained, which can be adjusted in this way. The movement of the scraper and the carrier with respect to one another can be achieved in that either the carrier or the scraper or both move. In certain cases a relative displacement of the carrier with respect to the scraper according to a zigzag line can be advantageous.
The drying is preferably carried out in air at a temperature of about 400 ° C. in a dry, dust-free and air-flow-free environment. It can also be done in a controlled atmosphere, e.g. B. under reduced pressure and / or in an atmosphere saturated with vapors of the solvent.
PATENT CLAIMS:
Scintillator for counting α-particles, characterized in that it consists of a fluorescent plastic scintillator with a thickness of at most 100 IL, which is composed of a fluorescent organic substance in solid solution in a transparent material.